165 CAPÍTULO VIII ASPECTOS GENERALES DEL ESTÁNDAR DE

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CAPÍTULO VIII
ASPECTOS GENERALES DEL ESTÁNDAR DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL
CONTROLNET
8.1 Introducción
La red de comunicación industrial ControlNet es una red de estándar abierto e
implementada según el modelo OSI. Posee ciertos aspectos generales que es necesario dejar en
claro para el desarrollo de su estudio. Por ello es que el presente capítulo tiene el objetivo de
establecer las características de normalización, de posicionamiento y de funcionamiento de la red
ControlNet.
8.2 Antecedentes Generales
La red de campo ControlNet es una red de comunicación digital serial de tipo determinista
que entrega un transporte de alta velocidad para I/O de tiempo crítico y para mensajería de datos.
ControlNet es desarrollada e introducida por la empresa Rockwell-Automation en 1997 como una
red de comunicación abierta. Actualmente, el estándar ControlNet es administrado por la
asociación ControlNet International (CI) que agrupa a diferentes empresas fabricantes de
productos para la red ControlNet. Tanto ODVA como CI trabajan en conjunto para el desarrollo
de nuevas redes basadas en el Protocolo Común Industrial, CIP, y que permitan la
interconectividad.
8.3 Estandarización ControlNet
La red ControlNet, de la misma forma que DeviceNet y otras redes que implementan el
protocolo CIP, está basada en el Modelo de Referencia OSI, estándar ISO/IEC 7498, que otorga
una naturaleza jerárquica a la red estructurándola en 7 capas.
165
166
La forma en que las 7 capas definidas por ISO/IEC 7498 son cubiertas en ControlNet se
muestra en la figura 8.1
Figura 8.1 Representación de DeviceNet en el contexto de las estandarizaciones.
Como se observa en la figura 8.1, la red ControlNet está definida por el estándar IEC61158, del año 2000, que corresponde al Protocolo Industrial Común, CIP. En este contexto,
ControlNet se compone de los Volúmenes 1 y 4 de CIP.
8.3.1 ControlNet dentro del contexto de la familia CIP
Como se menciona en la sección 3.3, al conjunto de redes basadas en el protocolo CIP es
llamado “Familia de redes CIP”. La red ControlNet fue la segunda red en formar parte de esta
familia, luego de DeviceNet.
167
La figura 8.2 representa en forma gráfica las redes que componen la familia CIP.
Figura 8.2 Familia de redes CIP.
8.4 Características de ControlNet
8.4.1 Posicionamiento
La red ControlNet se ubica en el nivel de Control dentro del modelo jerárquico CIM. En
forma paralela, como parte de la Arquitectura NetLinx de comunicación de 3 niveles,
desarrollada en conformidad al modelo CIM, impulsada por la empresa Rockwell-Automation y
otras asociadas a ODVA y CI, también se ubica en su nivel de control, que corresponde a su nivel
2. Esto se representa en la figura 8.3.
Figura 8.3. Posicionamiento de la red ControlNet en la Arquitectura NetLinx.
168
Esta arquitectura de integración de redes industriales es para las redes abiertas de la
familia CIP. Sin embargo, también pueden integrarse otras redes que permitan comunicación con
ellas a través de adaptadores de comunicación, por ejemplo, Foundation Fieldbus.
8.4.2 Características Físicas
La tasa de transmisión de la red ControlNet es de 5 Mbit/s, siendo una red de alta
velocidad. Permite cualquier tipo de topología de red, siendo la topología básica una línea troncal
construida con cable coaxial RG-6. Las longitudes que admite son desde 250m hasta 1km,
pudiendo llegar a un máximo de 20 km con la utilización de repetidores. También, es posible la
conexión de hasta 48 dispositivos por segmento, con máximo de 99 nodos (entre controladores y
dispositivos) en toda la red. En la figura 8.4 se representan algunas de estas características.
Figura 8.4. Representación de red ControlNet junto a sus principales características.
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8.4.3 Características de comunicación
ControlNet, utiliza método de comunicación Productor/Consumidor, que soporta
comunicación Punto a punto y Multicast. Además, esto le otorga la capacidad de priorización de
mensajes. Además es una red determinística dado el método de acceso al medio empleado
CTDMA, que garantiza la comunicación de los dispositivos.
La tabla 8.1 resume las principales características de la red ControlNet.
Característica
Topología
Descripción
•
línea troncal
•
árbol
•
estrella
•
anillo
•
topologías mixtas.
Cantidad de nodos
48 por segmento; hasta 99 en la red.
Longitud máxima de red
1.000m segmento; hasta 20km con repetidores
Tasa de transmisión
5Mbps
Medio físico
•
Cable Coaxial RG-6
•
Fibra óptica
Método de Acceso al Medio
CTDMA
Paquetes de Datos
0 – 510 Bytes
Métodos de Comunicación
Productor/Consumidor: cíclico, cambio de
estado, poll
Arquitectura de Control
Centralizada y distribuida
Otras funciones especiales
Redundancia
de
red;
Configuración
dispositivos por puerto NAP.
Nodos ControlNet vendidos a 2005
Sobre 900.000
Tabla 8.1 Características principales de la red ControlNet.
de
170
8.5 Test de Conformidad
La asociación ControlNet Internacional ha definido un test de conformidad para la
certificación de dispositivos y software para la red ControlNet. En el test se evalúan sus
capacidades de interoperabilidad e interconexión, y se divide en 3 partes que son:
•
Test de Software
•
Test de Hardware
•
Test de Interoperabilidad
Estos test siguen los mismos criterios que los de red DeviceNet (ver sección 5.6), pero
para ControlNet. Una vez que un dispositivo y un software ha sido probado exitosamente, este
llevará un logo con la leyenda “ControlNet Conformance Tested” (traducido al español como
“Testeado en Conformidad ControlNet”). En la figura 8.5 se muestra el logo de certificación.
Figura 8.5. Logo ControlNet de certificación de dispositivo.
171
CAPÍTULO IX
ARQUITECTURA DE LA RED CAMPO CONTROLNET
9.1 Introducción
Como se estudio en el capítulo anterior, la red de campo ControlNet es una red basada en
el modelo de referencia ISO/OSI de capas. Por lo tanto, la especificación para ControlNet entrega
las definiciones para cada una de éstas. En la figura 9.1 se muestra la composición de la
arquitectura de red ControlNet.
Figura 9.1. Arquitectura de red ControlNet.
Las capas física, enlace, red y transporte son definidas bajo el Volumen 4 de CIP, el cual
ha sido estandarizado como IEC-61158 type 2. Por otra parte, las capas de aplicación (sesión,
presentación y aplicación) son definidas bajo el Volumen 1 de CIP, el cual también ha sido
estandarizado como parte del IEC-61158 type 2.
En el presente capítulo se estudian las definiciones de cada capa, dadas por las
especificaciones ControlNet, entregando una descripción de las principales características.
171
172
9.2 La Capa Física ControlNet
9.2.1 Topología
La topología básica definida por la especificación ControlNet consiste de una línea troncal
(trunk-line) de cable coaxial RG-6 de 75Ω. Ambos extremos de esta línea troncal son terminados
con una resistencia de 75 Ω. En la figura 9.2 se muestra una representación esquemática de ésta
topología.
Figura 9.2. Representación de la topología básica ControlNet.
El segmento es la unidad básica de red ControlNet. Pueden unirse varios segmentos para
formar un enlace, que es la red completa. Todos los dispositivos ControlNet son conectados a la
línea troncal a través de taps especiales que reducen la desigualdad de impedancia. Cada
dispositivo es un nodo y pueden ser admitidos hasta 99.
173
9.2.2 Interdependencia de la longitud de la red y el número de taps
La especificación ControlNet no especifica una distancia mínima entre Taps. Sin embargo,
cada Tap introduce en la red una atenuación de señal que se traduce en una disminución en la
longitud de la red. Por este motivo, cada Tap disminuye la longitud máxima de la red en 16,3 m.
ControlNet especifica un segmento máximo de red que está definido por:
Segmento máximo de red permitido = 1.000 m – 16,3 m × (Nº de Taps – 2 m)
[12.1]
Esto significa que si un segmento de red posee 2 Taps, la longitud máxima permitida de
este segmento es de 1.000 m (o 1 km).
El número máximo de Taps permitido por segmento es de 48. Por lo tanto, la longitud
máxima de un segmento de red con éste número de taps es de 250m. En la figura 9.3 se muestra
la relación que existe entre el número de taps y la longitud de segmento.
Figura 9.3. Relación entre la longitud de segmento de red y número de taps.
174
9.2.3 Otras topologías
Las limitaciones impuestas a la topología por la longitud de segmento y el número de taps,
puede ser superada mediante la utilización de repetidores sin perder velocidad. Por lo cual, si una
red incluye un alto número de nodos, con un máximo de 99, y/o con una topología que va más
allá de la línea troncal, puede utilizar repetidores ControlNet para extender el bus.
Es posible crear cualquier tipo de topología: árbol, estrella o bus lineal. Incluso, es posible
una topología anillo utilizando repetidores especiales. Repetidores de fibra óptica pueden ser
usados para aumentar el tamaño de la red o para permitir el aislamiento de segmentos de red en
entornos EMC críticos o para aplicaciones de alto-voltaje. En la figura 9.4 se ilustran 3 topologías
ControlNet.
Figura 9.4. Topologías ControlNet: (a) Línea Troncal/Derivaciones; (b) Estrella; (c) Anillo.
Es posible conectar hasta 20 repetidores en serie. Sin embargo, la longitud total del
sistema queda limitada por el retardo de propagación de señal. Actualmente, la distancia máxima
que puede alcanzar una red ControlNet es de 20 km.
175
9.2.4 Características de la señal ControlNet
A continuación se entregan las características de la señal ControlNet:
•
Tasa de Transmisión de bits (bit-rate): 5 Mbps.
o bit-time = 200 nseg
o byte-time = 1,6 µseg
•
Codificación de bit (bit-encoding): Manchester.
•
Niveles de voltaje: 9,5V(p-p) en el Transmisor, y que puede ser atenuada hasta 510 mV
(p-p) en el extremo Receptor.
En la figura 9.5 se representan las características de la señal ControlNet.
Figura 9.5. Representación de las características de señal ControlNet.
176
9.2.5 Medio Físico
a) Cable
Se define la utilización de cable coaxial RG-6 para la línea troncal. Este cable debe tener
una impedancia de 75 OHM. En la figura 9.6 se muestra la construcción física de este cable.
Figura 9.6. Construcción física del cable coaxial RG-6 ControlNet.
También es definido un medio de fibra óptica para aplicaciones especiales (ver sección
9.2.5.e).
b) Conectores
Los conectores especificados por ControlNet son el tipo BNC y el RJ-45. Recientemente
se ha incorporado el conector TNC para aplicaciones en entornos industriales áridos (con
vibraciones y agua entre otros). En la figura 9.7 se muestra un panel de conexión estándar
ControlNet.
Figura 9.7. Panel de conexión estándar ControlNet.
177
En el panel de control estándar ControlNet pueden observarse los conectores definidos
por ControlNet. Se observa un puerto para conector BNC, así como un puerto para conector RJ45. También se muestran leds indicadores (éstos no son definidos en la especificación ControlNet,
pero son incluidos normalmente en los diseños electromecánicos de los dispositivos).
b.1) Conector BNC
El conector BNC es el conector definido por la especificación ControlNet para conectar
los dispositivos a la red troncal. La construcción física de un conector BNC se muestra en la
figura 9.8.
Figura 9.8. Conector BNC para cable.
En la figura 9.9 se muestra la unión de un conector BNC a un cable coaxial RG-6
ControlNet.
Figura 9.9 Unión de un cable BNC con el cable coaxial ControlNet: (a) montaje del conector al
cable; (b) montaje terminado.
178
b.2) Conector RJ-45
El conector RJ-45 es definido por ControlNet para el puerto denominado NAP, que es el
acrónimo de Network Access Port. El puerto NAP es utilizado para la programación de los
dispositivos a través de terminales de programación o de programadores portátiles.
En la figura 9.10 se muestra la construcción física de un conector RJ-45.
Figura 9.10 Construcción física de un conector RJ-45.
Las señales del puerto NAP se basan en el estándar RS-422. La descripción de los pines
se muestra en la tabla 9.1
Tabla 9.1 Descripción de pines del conector NAP.
179
b.3) Conector TNC
Los conectores tipo TNC se han incorporado recientemente al medio ControlNet, para ser
aplicado en entornos industriales expuestos al agua y a mucha vibración. En la figura 9.11 se
muestran el aspecto de este tipo de conector.
Figura 9.11. Conector TNC para entornos industriales extremos: (a) kit de instalación; (b)
representación de la conexión en taps.
c) Taps
Los Taps ControlNet son componentes eléctricamente pasivos. Los taps pueden ser con
conector BNC o TNC, según la aplicación. Éstos se componen de dos partes:
•
un adaptador de impedancia de 75 OHM, y
•
una longitud específica de 1 m.
Se definen 2 tipos de taps: T-tap e Y-tap, cada cual con 2 variantes: derecho y en ángulo
recto.
En la figura 9.12 se muestra la construcción física del T-taps para conector BNC junto a
sus dos variantes.
180
(a)
(b)
Figura 9.12. Construcción física del T-tap BNC: (a) variante derecha; (b) variante en ángulo
recto.
En la figura 9.13 se muestra la construcción física del Y-tap junto a sus dos variantes:
(a)
(b)
Figura 9.13. Construcción física del Y-tap BNC: (a) variante derecha, (b) variante en ángulo
recto.
181
En la figura 9.14 se muestra las dimensiones físicas de los taps mostrados anteriormente.
Figura 9.14 Dimensiones físicas de los taps BNC ControlNet
d) Resistencia de Término
Se define una resistencia de término de 75 OHM, la cual debe ser instalada en los
extremos de la red. La construcción física de esta resistencia se muestra en la figura 9.15.
Figura 9.15 Construcción física de la resistencia de término ControlNet.
Puede observarse que se compone de dos partes: un conector BNC y la implementación
de la resistencia de 75 OHM.
182
Se muestra en la figura 9.16 la conexión de una resistencia de término.
(a)
(b)
Figura 9.16 Conexión de una resistencia de término en un T-tap: (a) indicación de instalación de
una resistencia de término; (b) resistencia de término instalada.
e) Repetidores
Los repetidores ControlNet deben cumplir con los requerimientos de señal establecidos en
la especificación. El número de repetidores entre 2 nodos había estado limitado a 5 hasta
recientemente. La mejor tecnología permite ahora conectar hasta 20 repetidores en serie. Sin
embargo, a pesar del medio tecnológico utilizado, la longitud total de un sistema ControlNet (la
distancia entre 2 nodos cualquiera en la red) está limitada. Esta limitación es debida al retardo de
propagación. Con el medio actualmente disponible, la distancia máxima es de 20 km.
En la figura 9.17 se muestra esquemáticamente el uso de un repetidor en una topología
ControlNet.
183
Figura 9.17 Utilización de un repetidor en una red ControlNet.
Repetidores de fibra óptica pueden ser usados para aumentar el tamaño de la red o para
permitir aislamiento de segmentos de red en entornos EMC críticos o para aplicaciones de altovoltaje.
9.2.6 Características especiales
La red ControlNet soporta redundancia de medio, permitiendo la transferencia desde un
medio primario a un medio secundario o viceversa si uno de ellos falla o se ha deteriorado.
Otra característica especial de ControlNet es que soporta seguridad intrínseca, esto es, que
es posible su operación en entornos con riesgo de explosión, debido a la implementación de las
recomendaciones para estos entornos industriales.
184
9.3 La Capa de Enlace ControlNet
9.3.1 Método de Acceso al Medio
El acceso a la red es determinado por medio del tiempo. Cada nodo puede transmitir
solamente durante el turno que le haya sido asignado, el cual cae dentro de una trama (frame) de
tiempo específica. Un algoritmo denominado CTDMA, sigla de Concurrent Time Domain
Multiple Access, y que en español se puede traducir como Acceso Múltiple por Dominio de
Tiempo Concurrente (o concursado), regula la oportunidad de transmitir. Esta oportunidad se
repite a sí misma a intervalos precisos. Se define un NUT, acrónimo de Network Update Time (o
Tiempo de Actualización de la Red), que es un intervalo de tiempo repetitivo, fijo y conocido, en
que pueden enviarse datos en la red ControlNet. Éste mecanismo de acceso se ilustra en la figura
9.18
Figura 9.18. Representación del mecanismo de acceso CTDMA.
Puede observarse en la figura 9.18 que el NUT está dividido en tres secciones:
•
Scheduled (o de aplicaciones fijas o programadas)
•
Unscheduled (o de aplicaciones no fijas o no programadas)
•
GuardBand (Banda de Guarda o Banda de Protección)
185
a) Servicio Scheduled
La primera porción del NUT está reservada para tráfico de mensaje tipo scheduled (o de
aplicaciones programadas). La entrega de mensaje en esta porción del NUT es determinística y
repetible. Todo nodo con una dirección de red cayendo entre 0 y SMAX tiene garantizado
exactamente una oportunidad de transmitir por NUT. SMAX significa Scheduled Maximum
Node, o Máximo Nodo Scheduled (Programado) y es la más alta dirección de red que puede
reservar ancho de banda en la sección Scheduled del NUT. Los nodos que tengan direcciones de
red por encima de SMAX no enviarán mensajes durante la porción Scheduled del NUT.
Por lo tanto, la porción Scheduled es utilizada en mensajería con restricciones de tiempo
crítico, otorgando prioridad de mensajería a los nodos. Cada nodo puede transmitir hasta 510
bytes durante su turno. El ancho de banda en esta porción es reservado y configurado para apoyar
de antemano la transferencia de datos de tiempo real. Tipos de mensajes Scheduled típicos
incluyen: datos digitales, analógicos y peer-to-peer.
En la figura 9.19 se representa el funcionamiento del servicio scheduled.
Figura 9.19. Representación del servicio scheduled ControlNet.
186
El slot-time (o tiempo de ranura) es la duración en que un nodo esperará por una dirección
de red que falte, antes de tomar su turno para transmitir (puede decirse que es un “tiempo de
relleno” que permite mantener la estructura del NUT). El tiempo real se basa en la longitud del
cable y el número de repetidores.
Un método de token-implícito regula el direccionamiento de red durante esta porción del
NUT. El token-implícito es la manera en que una dirección de red determina cuando transmitir en
relación a los otros nodos de la red. Ningún token real es pasado; el paso es implícito debido a
que está basado en el tiempo. Cada nodo de la red espera para “escuchar” el fin de la dirección
previa o un slot-time de cada nodo faltante antes de enviar su mensaje. Cada nodo permanece en
silencio hasta que llegue su oportunidad de transmitir.
b) Servicio Unscheduled
La porción Unscheduled del NUT es utilizada para el tráfico que no tiene restricciones de
tiempo crítico, el cual es llamado Unscheduled-Traffic (o Tráfico no Programado en español).
Esta porción comienza después de que todos los nodos scheduled hayan tenido su oportunidad de
transmitir.
El tiempo que resta antes del comienzo del Guardband (la tercera porción del NUT) está
disponible sobre una base de rotación secuencial para todos los nodos, con una dirección de red
entre 0 y UMAX. Esta rotación continúa hasta el comienzo del Guardband. El UMAX, que
significa Unscheduled Maximum Node, o Máximo Nodo Unscheduled, es la dirección de red más
alta que puede utilizar la porción Unscheduled del NUT para comunicar. Por defecto, es
SMAX+8. El derecho para transmitir primero en la porción Unscheduled rota un nodo por NUT.
187
Un nodo puede tener la oportunidad de transmitir varias veces durante la porción
Unscheduled del NUT; sin embargo, un nodo no tiene garantizada una oportunidad en todo NUT.
Esto significa que algunos nodos pueden transmitir más de una vez en la porción unscheduled,
mientras que otros no podrán ni siquiera una vez. Tipos de datos Unscheduled típicos incluyen:
establecimiento de conexión, mensajería peer-to-peer y datos de programación (carga y descarga)
En la figura 9.20 se representa el servicio Unscheduled.
Figura 9.20. Servicio Unscheduled ControlNet.
En la figura se representan 3 intervalos de NUT:
•
En el primer NUT, es el nodo 7 quien comienza a utilizar primero la porción Unscheduled.
•
En el segundo NUT, es el nodo 8 quien esta vez lo comienza a utilizar primero, sin tomar
en cuenta qué nodo finaliza la porción Unscheduled. El nodo 7 no transmite en este NUT.
•
En el tercer NUT, es el nodo 9 el que comienza a utilizar la porción Unscheduled primero.
Se observa también que el UMAX es el nodo 12; sin embargo, luego de la transmisión de
este, comienza la transmisión de los nodos 1, 2 y 3, siendo el nodo 3 el que finaliza la
porción. Los nodos 7 y 8, no transmiten en este NUT.
188
Puede observarse a través de esta ilustración que la oportunidad de transmitir primero en
la porción Unscheduled pasa en forma rotativa. También se observa que no todos los nodos
transmiten en cada porción Unscheduled de cada intervalo NUT.
De la misma forma que en el servicio scheduled, el método de token-implícito regula el
direccionamiento de la red. También, los nodos aguardan un slot-time por cada nodo que falte
(dirección de red), esta vez desde 0 hasta UMAX. Sin embargo, a diferencia que en el servicio
scheduled, en el servicio unscheduled, el reparto de mensajes no es determinístico ni repetible.
b.1) Consideraciones importantes
•
El servicio Unscheduled admite las direcciones de red que van desde 0 hasta UMAX.
Además, UMAX es siempre mayor o igual que SMAX.
•
Los nodos con direcciones de red mayores que SMAX y menores o iguales que UMAX
pueden solamente enviar mensajes de tipo unscheduled.
•
Los nodos con direcciones de red menores o iguales que SMAX pueden enviar tanto
mensajes tipo scheduled como mensajes tipo unscheduled.
•
Los nodos con direcciones de red sobre UMAX no pueden comunicarse en una red
ControlNet.
c) El Guardband
El Guardband, traducido al español como la Banda Guarda, es la parte final del NUT y
está reservado para el mantenimiento de la red. Se define la unidad Moderator, o Moderadora,
que es el nodo con la más baja dirección de red. Durante el Guardband, este nodo transmite una
trama denominada Moderator Frame (o trama moderadora). Esta trama contiene información
acerca del NUT, el SMAX, el UMAX y el slot-time de la red, con lo cual se mantiene la
sincronización de todos los nodos.
189
En la figura 9.21 se muestra una representación del Guardband.
Figura 9.21. Representación del Guardband y el Moderator Frame.
9.3.2 Formato de los Paquetes ControlNet
Cuando un nodo envía datos sobre una red ControlNet, éstos van empaquetados en un
MAC-Frame (o Trama MAC). Este MAC-Frame (Media Access Control Frame, traducido al
español como Trama de Control de Acceso al Medio) es la forma en que un nodo transmite un
grupo de datos. Este grupo de datos están en la forma de Lpackets. Un Lpackets, o Link Packet
(Paquete de Enlace) es un dato que ha sido empaquetado y etiquetado por un nodo en preparación
de una transmisión.
Cada MAC-Frame puede contener múltiples Lpackets, los cuales se transmiten juntos.
En la figura 9.22 se representa el formato del MAC-Frame y de Lpackets.
190
Figura 9.22. Formato del MAC-Frame y de Lpackets ControlNet.
Cada nodo puede enviar solamente un MAC Frame con un máximo de 510 bytes en cada
oportunidad de transmisión.
a) El MAC-Frame
En un MAC-Frame son insertados distintos campos antes de transmitir en la red
ControlNet. A continuación se indican cuáles son estos campos:
•
Preámbulo de 16 bits.
•
Start-delimiter (Delimitador de Comienzo) de 8 bits.
•
Source Network Address (Dirección de Red Fuente) de 8 bits.
•
CRC (Chequeo de Redundancia Cíclica) de 16 bits. Utiliza el polinomio estándar
internacional CRC-16: X16 + X15 + X2 + 1
•
End-delimiter (Delimitador de Finalización) de 8 bits.
En la figura 9.23 se muestra la representación del MAC FRAME.
191
Figura 9.23. MAC FRAME ControlNet.
El Source Network Address (Dirección de Red Fuente) es escrito en un registro del ASIC,
que es el chip que incorpora todo dispositivo ControlNet, en donde se encuentra el protocolo de
comunicación ControlNet. Una vez que esto ha sido realizado, el sistema necesita entregar sólo el
contenido del MAC-Data.
El MAC-Frame permite la transmisión de varias porciones de información denominadas
Lpackets (Link packets). Cada Lpackets dentro del campo MAC-Data puede ser destinado para
diferentes unidades consumidoras.
b) El Lpacket
Como se muestra en la figura 9.24, el campo de trama MAC-Data puede contener varios
Lpackets. Los Lpackets llevan mensajes CIP individuales (I/O o Explícitos). En la figura 9.24 se
muestra la representación de un Lpacket.
Figura 9.24. Lpacket ControlNet.
192
Puede observarse que un Lpacket se compone de:
•
Campo de Longitud (Length) de 8 bits que indica número de palabras que lleva el Link
Data.
•
Campo de Control: Indica el tipo de Lpacket (si es con un CID de 2 bytes o con un CID
de 3 bytes)
•
Conexión ID (CID): que puede ser de 2 o 3 bytes.
•
Link-Data: En este campo se llevan los datos CIP, I/O o Explícitos.
Como se estudió en la sección 4.5 la Conexión ID, o CID, es un identificador o valor al
cual se asocian las transmisiones cuando se ha establecido una conexión. Si acaso la transmisión
es bidireccional, entonces son asignados dos valores CID. En una red ControlNet, la Conexión ID
es creada automáticamente. A través de este identificador, un nodo decide si determinado
Lpacket lleva datos necesario para él o no. Como la Conexión ID, puede ser de 2 bytes o de 3
bytes, se definen dos tipos de Lpacket.
•
Lpacket de Conexión ID Fija, de 2 bytes.
•
Lpacket de Conexión ID General, de 3 bytes.
b.1) Lpacket de Conexión ID Fija
Un Lpacket de Conexión ID Fija es utilizado por el puerto Unconnected Messaging (o
puerto de Mensasajería No Conectada), y para propósitos de administración de la red. En este
Lpacket, la Conexión ID tiene una longitud de 2 bytes. El primer byte es para el Código de
Servicio (Service-Code) y el segundo byte para la Dirección de Red de Destino (Destination
Network Address), o MAC-ID de destino. En la figura 9.25 es representado el formato de
Conexión ID fija.
Figura 9.25. Formato de Conexión ID Fija ControlNet.
193
El byte de Código de Servicio es utilizado para indicar el servicio requerido, usualmente
para la gestión de la red. El byte de Dirección de Red de Destino (MAC-ID) es utilizado para
indicar a qué dirección de red deber ser repartido. El que se envíe la dirección de red de destino
(MAC-ID) refleja el hecho de que estos Lpackets siempre son dirigidos desde el dispositivo
solicitante (el que envía el MAC-Frame) al dispositivo objetivo (el MAC-ID destinatario).
b.2) Lpacket de Conexión ID General
El Lpacket de Conexión ID General es utilizado para toda Mensajería Conectada (I/O o
Explicita). La Conexión ID de este tipo de Lpacket es de tres bytes de longitud. Éste especifica a
qué conexión pertenece este Lpackets. El valor de la Conexión ID es específico. En la figura 9.26
se muestra el formato de un Lpacket de Conexión ID General.
Figura 9.26. Formato de una Conexión CID general ControlNet.
Para un dispositivo que recibe un MAC-Frame, la Conexión ID le indica las siguientes
acciones:
•
Ignorar el Lpacket (el dispositivo no es parte de esa conexión)
•
Consumir el dato y reenviar esto a la aplicación (el dispositivo es un punto extremo de
este conexión)
•
Reenviar el dato a otra red (el dispositivo actúa como un router).
194
9.4 Las Capas de Red y Transporte ControlNet
9.4.1 Conexiones
La transferencia de mensajes ControlNet está basada en conexiones, al igual que en
DeviceNet. Esto significa que debe establecerse primero una conexión entre el dispositivo
transmisor y el dispositivo receptor para el intercambio de mensajes. Se establece entonces un
Circuito Virtual (ver sección 6.4.3). Los puntos extremos de conexión son aplicaciones que
necesitan compartir datos. La figura 9.27 ilustra un circuito virtual que atraviesa uno o más nodos
intermedios entre la fuente y el destino.
Figura 9.27 Circuito Virtual ControlNet.
El término fuente y destino implica que una conexión ha sido establecida y que existe
actualmente.
9.4.2 Establecimiento de una Conexión
Todo nodo ControlNet contiene los siguientes objetos:
•
UNCONNECTED MESSAGE MANAGER (UCMM)
•
MESSAGE ROUTER (MR)
•
CONNECTION MANAGER (CM)
195
En la figura 9.28 se ilustra el proceso de requerimiento de conexión por parte de una
aplicación Originadora de Mensaje hacia una aplicación Objetivo.
Figura 9.28 Requerimiento de establecimiento de conexión.
a) El Unconnected Message Manager (UCMM)
El Unconnected Message Manager (UCMM), que puede traducirse al español como el
Gestionador de Mensajería No Conectada, facilita el intercambio de información usada para
establecer, abrir o cerrar una conexión entre aplicaciones. Además, se utiliza para llevar datos norepetitivos y datos de tiempo-no-crítico en un único enlace. Para establecer una conexión, el
Conecction Manager, CM (o, en español, el Gestionador de Conexión), entrega al UCMM la
dirección de red y el camino hacia la Aplicación-Objetivo (Target-Application). Una vez que la
conexión ha sido establecida, la dirección y el camino ya no son requeridos. Al abrir la conexión
se estable un valor de Conexión ID, CID, el cual será utilizado para intercambiar información de
aplicación (ver sección 4.5).
En la figura 9.29 se ilustra la operación del UCMM.
196
Figura 9.29 Operación del UCMM
En la figura 9.29 puede apreciarse que cada mensaje recibido por el UCMM es reenviado
al Message Router, o Ruteador de Mensaje, en donde es analizado y enviado a su función
específica u objeto. El UCMM mantiene un registro de las transacciones de cada mensaje
recibido, así que una respuesta puede ser enviada a la locación apropiada. Los mensajes de
requerimiento de Abrir o Cerrar una conexión siempre son a través del UCMM. Además el
UCMM entrega: detección de duplicación, reenvío automático, Message-time-out (Mensaje fuera
de tiempo).
b) El Message Router
El Message Router, MR, traducido al español como el Ruteador de Mensaje, permite a
una aplicación abrir conexiones a múltiples objetos dentro del mismo nodo. Este actúa como un
switch dentro de un objeto de un nodo. Otros nodos pueden establecer una conexión con el MR a
través del UCMM y el Connection Manager (Gestionador de Conexión).
197
En la figura 9.30 se ilustra el funcionamiento del MR.
Figura 9.30 Funcionamiento del Message Router.
Remitiéndose a la figura 9.30, se tiene que:
1. El MR determina qué objeto realiza el servicio especificado por medio de la
interpretación de la porción identificadora del mensaje.
2. El mensaje es reenviado al objeto destino (destination object).
3. Una respuesta proveniente del objeto destino es recibida por el objeto solicitante
(requesting object).
4. El MR reenvía la respuesta al objeto solicitante por medio del establecimiento de una
conexión.
Las conexiones pueden ser creadas sin una Conexión MR; un mensaje de conexión al MR
es sólo obligatorio cuando la aplicación originadora requiere acceder a múltiples objetos internos
a través de la misma conexión.
198
c) El Connection Manager
El Connection Manager (CM), traducido al español como el Gestionador de Conexión,
asigna recursos internos necesarios para cada conexión. Los requerimientos de conexión son
originados por:
•
Otros nodos a través del UCMM.
•
Una aplicación en un nodo.
La figura 9.31 ilustra el funcionamiento del CM de un nodo Objetivo al recibir un
requerimiento de conexión por un nodo Originador.
Figura 9.31 Funcionamiento del Connection Manager (CM).
Remitiéndose a la figura 9.31, se tiene que:
1. El UCMM del nodo Originador se contacta con el UCMM del nodo Objetivo con un
requerimiento de conexión.
2. El requerimiento es ruteado a través del MR del objetivo al CM.
3. El CM asigna los recursos necesarios.
4. Una conexión es realizada al nodo originador.
199
9.4.3 El Modelo Productor/Consumidor en ControlNet
La red ControlNet utiliza el modelo Productor/Consumidor para intercambiar información
de aplicación. Este modelo es la base para entender todas las transacciones ControlNet.
a) Bases del modelo productor/consumidor para ControlNet
Las bases de este modelo para ControlNet son:
•
Mensajes Objeto
•
Conexión ID
•
Tipos de Conexión Productor/Consumidor
•
Servicios de Transporte
•
Tipos de conexión de transporte
b) Mensajes Objeto
En el modelo Productor/Consumidor de la red ControlNet, los Mensajes-Objeto son
utilizados para intercambiar información. Un Mensaje-Objeto es un fragmento de información
que interesa a uno o más nodos de la red. Éste lleva un valor de configuración con una
descripción de lo que significa. La red ControlNet transfiere Mensajes-Objeto entre Productores y
Consumidores para llevar la información.
En la figura 9.32 se muestra una representación simplificada de un Mensaje-Objeto.
Figura 9.32 Mensaje-Objeto dentro del MAC FRAME.
200
El Mensaje-Objeto, identifica una Conexión ID (CID) y un Dato-Objeto que contiene la
información. Ésta forma de composición de los mensajes permite un menor procesamiento, con
lo cual aumenta el rendimiento de la aplicación y se reducen los códigos.
Los nodos “ven” claramente los CIDs transmitidos por los nodos Productores. Una vez
que un nodo reconoce un CID, este consume el mensaje, es decir, lo acepta pues es para él, y en
consecuencia, se vuelve un “Consumidor”. La red supone que cada Mensaje-Objeto tiene
exactamente un significado pero que puede tener uno o más consumidores.
En términos sencillos, un Productor es un nodo que está transmitiendo un mensaje,
mientras que un Consumidor es un nodo que recibe y acepta un mensaje.
9.4.4 Tipos de Conexión Productor/Consumidor
a) Conexión Punto a Punto (Point-to-point)
Este tipo de conexión es aquella en que se conectan directamente un Productor y un
Consumidor. En la figura 9.33 se ilustra este tipo de conexión.
Figura 9.33 Conexión Productor/Consumidor tipo Punto-a-punto
201
b) Conexión Multicast
Este tipo de conexión es aquella en que un mensaje es transmitido simultáneamente a más
de un nodo Consumidor. El mensaje puede ser recibido por alguno, algunos o todos los nodos de
la red según el mensaje (esto a diferencia de una comunicación Broadcast en que el mensaje
siempre es transmitido a todos los nodos).
En la figura 9.34 se representa este tipo de conexión.
Figura 9.34 Conexión Productor/Consumidor tipo Multicast.
En la figura 9.34, Se representa una red compuesta de 8 nodos. La flecha de línea
segmentada representa un Mensaje-Objeto. El nodo #1 es el Productor de este Mensaje-Objeto, y
los nodos #4, #7 y #8 son sus Consumidores. Aunque todos los nodos ven el mensaje, no todos
están interesados en él. En la figura, los nodos #2, #3, #5 y #6 no consumen el mensaje.
Los nodos pueden ser Productores, Consumidores o ambos, según qué operación realicen.
En la figura 9.35 se ilustra esta situación.
202
Figura 9.35 Los nodos pueden ser Productores, Consumidores o ambos.
El nodo #1 es un Productor que envía un Mensaje-Objeto para los nodos #3 y #4. El nodo
#4 es tanto Consumidor como Productor, y envía un segundo Mensaje-Objeto basándose en la
información recibida del primer mensaje, del cual fue Consumidor. El Consumidor de este
segundo mensaje es el nodo #3.
9.4.5 Servicios de Transporte
En la tabla 9.2 se enlistan las dos clases de transporte de propósito general que han sido
definidas por la red ControlNet. Cada clase de transporte entrega diferentes niveles de servicios.
Estos servicios permiten la comunicación entre aplicaciones. Las clases de transporte con
números altos incorporan y construyen las funciones de clases de transporte bajas. La aplicación
Originadora debe determinar qué clase de transporte es mejor para sus necesidades para la
transferencia de un determinado dato.
Clases de Transporte
Clase Número
Nombre de Clase
1
Detección de duplicación
3
Verificación
Tabla 9.2. Clases de Transporte ControlNet.
203
a) Transporte Clase 1
El transporte clase 1 es ilustrado en la figura 9.36. Ésta clase sólo entrega un nivel mínimo
de servicio con detección de duplicación de datos.
Figura 9.36 Transporte Clase 1 ControlNet.
Las características de esta clase de transporte son las siguientes:
•
Usa una conexión.
•
Entrega un encabezado de conteo de secuencia para detectar duplicación de paquetes de
datos repartidos.
•
No carga ninguna aplicación-objetivo (target) con detección de duplicación.
•
Usada para transferencia cíclica de datos.
204
b) Transporte Clase 3
El transporte clase 3 es ilustrado en la figura 9.37. Ésta clase sí entrega verificación de
datos.
Figura 9.37. Transporte Clase 3 ControlNet.
Las características de esta clase de transporte son las siguientes:
•
Usa una conexión para repartir datos de aplicación.
•
Emplea una segunda conexión para verificar que el dato transmitido ha sido recibido y
leído por el Consumidor.
•
Usado para transferencia de datos Cambio de Estado (Change-Of-State, COS) y
aplicaciones de triggered (de disparo).
205
9.4.6 Tipos de Conexión de Transporte
La red ControlNet soporta dos tipos de conexión:
•
Punto a punto: ésta conexión usa un Productor y sólo un Consumidor. Ninguna conexión
adicional puede ser agregada.
•
Multicast: ésta conexión permite a un Productor de datos comunicarse simultáneamente
con más de un Consumidor.
Ambos tipos, además, son definidos por la aplicación, dependiendo de los servicios
particulares que ésta requiera. De esta forma se tiene la siguiente clasificación:
•
Punto a punto Clase 1
•
Punto a punto Clase 3
•
Multicast Clase 1
A continuación se entrega una descripción de los tipos de conexión de transporte.
206
a) Punto a Punto Clase 1
La figura 9.38 ilustra una conexión punto a punto entre aplicaciones. En este ejemplo, los
datos son simplemente enviados desde una aplicación a otra. La clase 1 de transporte sólo entrega
los servicios de reparto de datos y de detección de duplicación de datos; ningún otro.
Figura 9.38 Conexión Punto a Punto usando Transporte Clase 1.
Este tipo de conexión es usado normalmente por transferencia de datos Cíclica I/O
(Cyclic I/O).
207
b) Punto a Punto Clase 3
La figura 9.39 ilustra una conexión punto a punto con verificación de reparto. En este tipo
de conexión, la aplicación especifica un transporte clase 3, con notificación de reparto. Un uso
típico de este tipo de conexión es el tráfico de mensajes cliente/servidor.
Figura 9.39 Conexión Punto a Punto utilizando Transporte Clase 3.
Un cliente es una aplicación que requiere datos desde otra aplicación en una conexión ya
establecida. Mientras que un servidor es una aplicación que responde al requerimiento de un
cliente enviando este dato en la conexión.
La verificación de reparto no es un requerimiento de la conexión punto a punto, sino que
aumenta sus capacidades.
208
c) Multicast Clase 1
En la figura 9.40 se representa una conexión multicast de clase1. En esta conexión un
Productor envía un Mensaje-Objeto sobre la red, el cual es consumido por los nodos para los
cuales ha sido transmitido. La aplicación puede especificar que se requiere detección de
duplicación, aunque no es obligatorio.
Un uso común de este tipo de conexión multicast puede ser un adaptador que envía
entradas a múltiples dispositivos scanners.
Figura 9.40 Conexión Multicast utilizando Transporte Clase 1.
209
9.5 Las Capas de Aplicación ControlNet
9.5.1 Modelo de Objetos para ControlNet
En la figura 9.41 se muestra la representación abstracta de un dispositivo de la red
ControlNet basado en el modelo de objetos, en el contexto de la definición CIP.
Figura 9.41 Dispositivo de Red ControlNet basado en Modelo de Objetos CIP.
Como se estudió en la sección 4.3, el protocolo CIP define objetos comunes para todos los
dispositivos de las redes basadas en este modelo. Dentro de los objetos comunes, existen una
cantidad mínima de objetos para que la red sea funcional. Por lo que de la misma manera que
para DeviceNet, y como se vio en la sección 4.7.1, los objetos comunes mínimos que debe
implementar cada dispositivo de la red son:
•
Identity Object
•
Message Router Object
•
Object Connection o Connection Manage Object
•
Objetos adicionales específicos de red
Debido a la naturaleza distinta de cada red, se definen objetos adicionales específicos para
cada red.
210
9.5.2 Objetos adicionales ControlNet
La especificación CIP, en su volumen 4, define objetos adicionales específicos para la red
ControlNet, los que son:
•
ControlNet Object
•
Keeper Object
•
Scheduling Object
a) ControlNet Object
El ControlNet Object, traducido al español como Objeto ControlNet, es requerido por
todo dispositivo conectado a la red ControlNet. Contiene un servidor de información acerca del
estado de las interfaces de los dispositivos ControlNet, entre ellos contadores de diagnóstico,
parámetros de timing y el MAC-ID. El ControlNet Object es identificado como un objeto Class
ID 0xF0.
b) El Keeper Object
El Keeper Object, traducido al español como Objeto-Mantenedor, es requerido por todo
dispositivo Originador de Conexión, como por ejemplo, un PLC (por tanto, no es necesario que
todos los dispositivos lo implementen). La función del Keeper Object es la de retener, a través del
software de configuración de la red, una copia del dato de configuración del Originador de
Conexión, para todos los dispositivos Originadores de Conexión que estén utilizando la red.
Toda red ControlNet con tráfico de I/O de configuración, debe tener al menos un
dispositivo que implemente el Keeper Object, generalmente un PLC (u otro dispositivo
Originador de Conexión). Si una red con el tipo de tráfico especificado posee más de un
dispositivo con el Keeper Object implementado, se debe determinar a un Keeper–Master (o
Mantenedor Maestro). El Keeper Object es identificado como un objeto Class ID 0xF1.
211
c) El Scheduling Object
El Scheduling-Object, que puede traducirse al español como Objeto de Configuración, es
requerido por todo dispositivo Originador de Conexión de Mensajería I/O. Siempre que una
herramienta de configuración de red accede a un Originador de Conexión de la red ControlNet,
una instancia del Scheduling-Object es creada y un conjunto de servicios de objetos-específicos
es usado como interfaz con este objeto. Una vez que la instancia es creada, la herramienta de
configuración de red (software instalado en un PC o un programador portátil), puede leer y
escribir datos de todas las conexiones originadas desde este dispositivo. Después de haber leído
los datos de conexión provenientes de todo Originador de Conexión, la herramienta de
configuración de red puede calcular una Configuración Global de la red ControlNet y escribe este
dato en todos los Originadores de Conexión. La sesión configuración es finalizada por el borrado
de la instancia en el Scheduling-Object.
El Scheduling-Object es identificado como un objeto class ID 0xF2.
La tabla 9.3 resume todos los objetos requeridos para que una red ControlNet sea
funcional, sean del conjunto común así como los de definición específica de red.
Objetos para ControlNet
Identity Object
Objetos comunes para redes CIP
Message Router
Object Connection o
Connection Manager Object
ControlNet Object
Objetos específicos de la red ControlNet
Keeper Object
Scheduling Object
Tabla 9.3. Resumen de objetos utilizados por ControlNet.
212
9.5.3 Perfil de Dispositivo
Un dispositivo ControlNet puede utilizar cualquiera de los perfiles definidos por CIP (ver
sección 4.9). Perfiles específicos para ControlNet no han sido desarrollados aún.
9.5.4 Configuración
Los dispositivos ControlNet, por lo general, incluyen su Electronic Data Sheets, EDS,
traducido al español como Hoja de Datos Electrónica, tal como se describió en la sección 4.10.
Para las herramientas de configuración basadas en EDS, éste debe contener una sección de
Connection Manager (o de Gestión de Conexión), para describir los detalles de las conexiones
que pueden ser hechas en el dispositivo. Esta sección es básicamente un reflejo de los contenidos
del mensaje Forward_Open (o Reenvío_Abierto en español) que un Originador de Conexión
enviaría al dispositivo. Múltiples conexiones pueden ser especificadas dentro de un EDS,
entonces una o más pueden ser escogidas por la herramienta de configuración.
En los anexos 3 y 4 se muestra el código EDS dos dispositivos para la red de campo
ControlNet.
213
CAPÍTULO X
DISPOSITIVOS PARA LA RED DE CAMPO CONTROLNET
10.1 Introducción
Para la implementación de distintas aplicaciones con la red de campo ControlNet, es
importante estar familiarizado con los diferentes componentes hardware y software que se
requerirán en un determinado proyecto. Debido a esto, es que en el presente capítulo se entrega
una visión panorámica de los distintos dispositivos que pueden componer una red ControlNet,
clasificándolos y describiendo sus principales características.
10.2 Clasificación de los componentes
Los componentes de la red se clasifican según su función. En la figura 10.1 se muestra la
representación de una red ControlNet con la clasificación de sus componentes.
Figura 10.1. Componentes de la red ControlNet.
213
214
Como se observa en la figura anterior, los dispositivos que pueden componer una red
ControlNet se puede clasificar en las siguientes clases:
•
Plataforma de Control*
•
Medio*
•
Software de Configuración*
•
Interfaz para PC*
•
I/O Device
•
Interfaz de Operador
•
Drives
•
Repetidor
•
Dispositivo de Enlace
*componentes imprescindibles
Debe considerarse que la clasificación anterior abarca todos los componentes aplicables a
una red ControlNet. Las clases marcadas con un “*” son imprescindibles en toda red ControlNet.
Por otra parte, el requerimiento de las demás clases de componentes dependerá de la aplicación
de la red. Por ejemplo, si se implementará una red ControlNet para el control de motores AC, se
requerirá de algún Drive.
215
10.3 Plataforma de Control
Las plataformas de control para ControlNet son las mismas utilizadas para DeviceNet. En
la figura 10.2 se muestra el diagrama esquemático de una plataforma de control para ControlNet.
Figura 10.2. Esquema de una plataforma de control ControlNet.
Se puede observar que las características son similares a las de DeviceNet. La plataforma
ControlLogix, por ejemplo, también es aplicable a ControlNet utilizando el mismo PLC
(procesador) 1756-L55 (ver sección 7.3.1).
Respecto al módulo de comunicación, se utiliza uno especializado para la red ControlNet.
Por ejemplo, el módulo 1756-CNB, de la plataforma ControlLogix, entrega soporte para la
comunicación entre el PLC y los dispositivos de la red ControlNet. Además, puede operar como
escáner para la colección de datos. En la figura 10.3 se muestra el aspecto físico de este módulo.
216
Figura 10.3. Módulo de comunicación/escáner ControlNet.
El módulo 1756-CNB se conecta en el chasis para ControlLogix, tal como el módulo
1756-DNB DeviceNet. También, se observa en su parte frontal el puerto NAP (RJ-45) para
programación manual a través un dispositivo de programación portátil. Otras características de
éste módulo se listan a continuación.
•
Capacidades de Entrada/Salida (sirve como módulo de comunicación para dispositivos de
entrada/salida para ControlLogix).
•
Mensajería Peer-to-peer
•
Comunicación Scheduled
•
Comunicación Unscheduled
10.3.1 Interconexión con redes CIP
Si una plataforma de control, tal como lo es ControlLogix, tiene instalados módulos de
comunicación ControlNet, DeviceNet y EtherNet/IP (el cual posee las capacidades de
comunicación para redes EtherNet), entonces es posible la integración de estas redes en una sola
217
arquitectura de control, que involucra desde los dispositivos de planta (primer nivel CIM), hasta
el nivel de empresa (quinto nivel CIM).
10.4 Medio
Como se vio en el capítulo dedicado a la capa física ControlNet, el medio utilizado por
ControlNet es el cable coaxial RG-6, de 75Ω, como el utilizado en TV Cable. En la figura 10.4 se
muestra una configuración típica de una red ControlNet en este medio.
Figura 10.4. Medio de cable coaxial en una red típica ControlNet
En la figura 10.5 se muestra el aspecto real de un tap y del cable coaxial ControlNet.
218
Figura 10.5. Aspecto real de medio físico ControlNet: (a) Tap tipo T; (b) Cable coaxial RG-6
con conector BNC.
10.4.1 Medios especiales
a) Fibra óptica
La red ControlNet, también tiene la opción de utilizar medios de fibra óptica,
especialmente para la conexión de redes extensas. A través de este medio, la red total ControlNet
puede alcanzar los 20km.
Una aplicación típica del medio de fibra óptica es servir como anillo para la conexión de
varios segmentos de red ControlNet.
b) Seguridad Intrínseca
ControlNet entrega medios con características especiales de Seguridad Intrínseca, que se
refiere a especificaciones para circuitos eléctricos y electrónicos destinados a operar en áreas
explosivas. En este medio, el tipo de conector utilizado es TNC.
219
10.5 Herramientas de Software
Las herramientas de software utilizadas por ControlNet son las mismas utilizadas en
DeviceNet. Es decir, los softwares Architecture Builder, RSLogix5000, RSNetWorx y RSLinx
también son utilizados en ControlNet.
Respecto al programa RSNetWorx para la configuración de la red, se debe emplear la
versión diseñada para ControlNet. En la figura 10.6 se muestra una captura de pantalla del
programa RSNetWorx para ControlNet.
Figura 10.6. Captura de pantalla del programa RSNetWorx para ControlNet.
220
10.6 Interfaz para PC
En la red ControlNet, los computadores son conectados a través de tarjetas electrónicas
que sirven de interfaz. Tanto computadores personales (PCs) de escritorio (desktop) y portátiles
(Laptop) pueden utilizarse para configurar la red al instalarles una tarjeta de interfaz o conectar
algún módulo de comunicación. De esta manera, se integran a la red como un nodo más. En la
tabla 10.1, tomada de un catálogo para ControlNet del fabricante Allen-Bradley, se muestran
distintas interfaces para PC junto a sus características.
Tabla 10.1. Interfaces ControlNet para PC.
221
10.7 Dispositivos de entrada/salida (I/O Device)
La red ControlNet también conecta dispositivos de entrada/salida para sensores y
actuadores estándar. Para ello debe conectarse un módulo de comunicación, tal como el 1756CNB, para que permita la adaptación de las entradas y salidas al protocolo ControlNet. De esta
manera, es posible la distribución de las entradas y salidas en toda la red. En la figura 10.7 se
representa la conexión de un dispositivo de entrada/salida en una red ControlNet.
Figura 10.7. Dispositivo de entrada/salida para ControlNet de la plataforma ControlLogix.
Los módulos de entrada/salida que se conectan a la red ControlNet, son los mismos que se
conectan directamente al PLC. En el caso representado en la figura 10.7, los módulos de la serie
1756 del fabricante Allen-Bradley,
pertenecen a la plataforma ControlLogix y se pueden
conectar directamente a un PLC 1756-L55.
222
10.8 Interfaz de Operador
La red ControlNet admite al conexión de interfaces de operador que tengan posibilidades
de comunicación con la red, ya sea incorporada, o a través de algún adaptador de comunicación.
Por ello, las interfaces de operador PanelView e InView, que se utilizan también para DeviceNet,
también pueden ser utilizadas en ControlNet (ver sección 7.12). Los dispositivos PanelView
incorporan integrada la comunicación para ControlNet, mientras que a los dispositivos InView se
les debe conectar un adaptador de comunicación.
10.9 Drives
Los Drives para ControlNet son los mismos utilizados en DeviceNet, y de la misma forma
que para esa red, debe conectárseles un adaptador de comunicación (ver sección 7.14).
223
10.10 Repetidor ControlNet
Los repetidores ControlNet trabajan a nivel de capa física y permiten extender la longitud
y el tamaño de la red. En la figura 10.8 se muestran los repetidores del fabricante Allen-Bradley,
modelos 1786-RPCD para medio de cable coaxial RG-6, y 1786-RPFS para medio de fibra
óptica.
Figura 10.8. Repetidores ControlNet para medio coaxial y fibra óptica.
Pueden utilizarse hasta 20 repetidores en serie, y con medio de fibra óptica, puede
obtenerse una longitud de red de hasta 20km.
En la figura 10.9 se muestra un diagrama esquemático que representa la disposición de
repetidores para formar un anillo de fibra óptica.
224
Figura 10.9. Disposición de repetidores para formar un anillo de fibra óptica.
Este anillo enlaza segmentos distribuidos de la red ControlNet construidos con medio de
cable coaxial RG-6. Ésta es una de las principales aplicaciones para los repetidores y el medio de
fibra óptica.
10.11 Dispositivo de Enlace
La red ControlNet puede conectarse a otras redes a través de dispositivos de enlace. Como
parte de la familia de redes CIP, puede interconectarse a las redes DeviceNet y EtherNet/IP. En la
sección 7.16.1 se mostró un dispositivo de enlace entre DeviceNet y ControlNet.
Además de las redes de la familia, CIP, ControlNet puede además interconectarse a otras
redes como Foundation Fieldbus. En la figura 10.10 se muestra el dispositivo de enlace 1788-
225
CN2FF del fabricante Allen-Bradley, que permite mapear datos desde una red Foundation
Fieldbus y ser procesados en una red ControlNet.
Figura 10.10. Dispositivo de enlace Foundation Fieldbus a ControlNet.
Pueden observarse en la figura los puertos ControlNet para conector BNC, así como los
puertos para Foundation Fieldbus en formato DB-9. Se muestra también, el puerto NAP para la
configuración de la red ControlNet a través de un programador portátil.